Transcript ZB8_czerwiec_2012 - pkaero

IV KONFERENCJA CZT AERONET DOLINA LOTNICZA
i PANELE EKSPERTÓW PROJEKTU 25 – 26 Czerwca 2012 r.
„Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym”
ZB 8
Plastyczne kształtowanie lotniczych stopów
Al (w tym Al - Li ) oraz Ti
Liderzy merytoryczni
Dr hab. inż. Romana Śliwa, profesor Politechniki Rzeszowskiej
Prof. dr hab. inż. Franciszek Grosman
Instytucje partnerskie w zadaniu
Politechnika Częstochowska, Politechnika Lubelska,
Politechnika Rzeszowska, Politechnika Śląska,
Politechnika Warszawska
I i II kwartał 2012
PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ ZE ŚRODKÓW EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO
PROCESY TECHNOLOGICZNE BĘDĄCE
PRZEDMIOTEM BADAŃ JEDNOSTEK
UCZESTNICZĄCYCH W REALIZACJI ZB 8
Politechnika Częstochowska - Tłoczenie na zimno elementów ze stopów Ti.
Politechnika Lubelska - Kształtowanie objętościowe elementów ze stopów
Ti i Al w procesach: kucia na trójsuwakowej prasie kuźniczej, walcowania
walcami klinowymi i walcowania poprzeczno-klinowego.
Politechnika Rzeszowska - Wyciskanie stopów lotniczych na bazie Al ze
szczególnym uwzględnieniem wyciskania profili o zróżnicowanym
kształcie przekroju poprzecznego.
Politechnika Śląska - Kształtowanie segmentowe i kształtowanie
wspomagane naprężeniami ścinającymi elementów ze stopów Ti i Al.
Politechnika Warszawska - Kształtowanie plastyczne elementów ze stopów
Ti i Al w procesach kształtowania wybuchowego i wyciskania
hydrostatycznego.
Politechnika Częstochowska - Tłoczenie na
zimno elementów ze stopów Ti
Kontynuacja badań eksperymentalnych i obliczeń numerycznych procesu tłoczenia
blach z materiałów trudno odkształcalnych, zwłaszcza ze stopów tytanu
Kontynuacja badań tarciowo-zużyciowych par trących wykonanych z materiałów
stosowanych w lotnictwie na testerze T05
Kontynuacja badań doświadczalnych – wyznaczanie krzywych odkształceń
granicznych blach aluminiowych
Wyniki prób kształtowania czaszy kulistej z blachy ze stopu tytanu Ti6Al4V a)
przy niewłaściwie dobranych parametrach procesu i średnicy wykrojki,
b) właściwie ukształtowana wytłoczka
współczynnik
tarcia
zużycie liniowe ,
mm
300.00
0.90
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
-
próbka Grade
2
próbka Grade
4
200.00
100.00
droga tarcia, m
0.00
0
19
39
58
78
97
116
136
155
175
194
213
233
252
272
291
310
0
18
35
53
70
88
105
123
141
158
176
193
211
228
246
264
281
299
316
test6
test7
test9
droga tarcia, m
Krzywa odkształceń granicznych
Przebieg współczynnika tarcia: para trąca stal/tytan Gr 2 Sumaryczne zużycie liniowe badanych próbek tytanowych
(siła docisku - 150 N, prędkość tarcia - 0,183 m/s, bez i współpracującego pierścienia stalowego (siła docisku - 50
smarowania)
N, prędkość tarcia - 0,183 m/s, bez smarowania)
Politechnika Lubelska - Kształtowanie
objętościowe elementów ze stopów Ti i Al
Badania doświadczalne w warunkach przemysłowych procesu kucia
odkuwki felgi ze stopu aluminium 2618A
Badania doświadczalne walcowania poprzeczno – klinowego odkuwek z uzębieniami
ze stopów tytanu i aluminium
Odkuwka z wypływką ze stopu
aluminium 2618A
Gotowa odkuwka felgi – widok z obu stron
Ukształtowane uzębienie proste na
wałkach ze stopu tytanu w gatunku
Ti6Al4V
Politechnika Rzeszowska - Wyciskanie
stopów lotniczych na bazie Al
Wyciskanie profili złożonych ze stopów Al ( 2017, 2018, 2024, 2099, 7075 )
Ściskanie i rozciąganie próbek ze stopu Ti6Al4V
5000
5
Materiał: 7075
Wymiary wsadu:
ϕ95 x 125 [mm x mm]
Współczynnik
wydłużenia:  = 60
Temperatura: 450ºC
Siła wyciskania P [kN]
4000
3500
4,5
4
3,5
3000
3
2500
2,5
2000
2
1500
siła
prędkość
1000
1,5
1
500
Prędkość wyciskania v [mm/s]
4500
0,5
0
0
330
350
370
390
410
430
450
Pozycja stempla s [mm]
470
490
Siła spęczania P [kN]
Wyciskanie profili o złożonym przekroju poprzecznym
Profile wyciskane
600
500
400
300
200
100
0
p1
p3
p4
p5
p6
0
10
20
Gniot bezwzględny ∆h [mm]
Rozciąganie próbek ze stopu Ti6Al4V
Ściskanie próbek ze stopu Ti6Al4V
Politechnika Śląska –
Kształtowanie segmentowe i metodyka
badań technologicznej plastyczności
Kształtowanie segmentowe – badania testujące
Wyznaczenie charakterystyk technologicznej plastyczności dla
wybranych stopów tytanu i aluminium
2 faza
phase 2
1 faza
phase 1
z
z
1
2
y
2
x
3
y
1
x
3
naprężenie uplastyczniające, MPa
Napr enie
flowuplast.
stress 1400
 = 24°
1200
1000
800
600
400
rozciąganie z rewers. skręcaniem
rozci with
g. reverse
z rewer.
skr.
tension
torsion
tylko
rozciąganie
rozci
ganie / tension only
200
tylko
skr skręcanie
canie / torsion only
skręcanie rewersyjne
skr canie
reverse
torsion rewersyjne
0
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
całkowite odkształcenie zastępcze
Ca kowite
odkszta cenie zast pcze total equivalent strain
1,0
Politechnika Warszawska – Wyciskanie
hydrostatyczne stopu aluminium 8090
Główne wyniki zrealizowanych prac badawczych
Badanie składu chemicznego stopu, charakterystyka mikrostruktury i właściwości materiału w stanie
wyjściowym (stan dostawy), procesy wieloetapowego wyciskania hydrostatycznego stopu aluminium z
litem (8090) w stanie dostawy oraz po przesyceniu, analiza parametrów procesów wyciskania
hydrostatycznego, analiza właściwości mechanicznych w oparciu o pomiary twardości.
Wsady przygotowano z pręta o średnicy Ø20 mm. Wyciskanie hydrostatyczne przeprowadzono
według schematu i z parametrami widocznymi poniżej (gdzie e – odkształcenie skumulowane)
Al 8090 po przesycaniu
Al 8090 w stanie dostawy
(530ºC / 30min)
Stan współpracy
z przedsiębiorstwami Doliny Lotniczej
Zespoły utrzymują stałe kontakty z:
• ZOP Sp. Z o.o. w Świdniku. Prowadzone są stałe konsultacje
dotyczącej grupy odkuwek szczególnie nadających się do
wykonania metodami opracowanymi w ramach projektu.
• WSK Rzeszów. Prowadzona współpraca dotyczy opracowania
technologii tłoczenia na zimno części ze stopów Ti stosowanych na
elementy kadłuba nośnego silnika lotniczego. Prace koncentrują
się na modelowaniu numerycznym procesu tłoczenia wybranej
części. W symulacji numerycznej analizie poddano siłę docisku,
warunki tarcia, rodzaj materiału itp.
• PZL Mielec. Prowadzone badania dotyczą wykorzystania
wytłoczek przygotowanych w technologii “tailored blanks”.
• Instytut Lotnictwa w Warszawie. Prowadzone są bieżące
konsultacje i współpraca w zakresie wyboru elementów samolotu,
które mogą być wykonywane w procesach segmentowego
kształtowania elementów integralnych.
Główne wyniki zrealizowanych prac
badawczych
Rzeczywiste aktualnie osiągnięte obowiązkowe wskaźniki
realizacji celów projektu (produktu i rezultatu) –
podsumowanie całego okresu realizacji projektu:
Nazwa wskaźnika
1
Wartość
bazowa przed
rozpoczęciem
realizacji projektu
Wartość
docelowa
wskaźnika
2
Wartość
wskaźnika
osiągnięta
w I i II kwartale
2012 r.
Aktualna
wartość
wskaźnika
Stopień
realizacji
wskaźnika
(%)
3
4
5
6
Wskaźniki rezultatu
Liczba zgłoszeń patentowych jako efekt realizacji
przedsięwzięcia
0
8
2
12
150
Liczba publikacji powstałych w efekcie realizacji
projektu
0
50
53
43
106
Liczba stopni naukowych uzyskanych bezpośrednio w
związku realizowanym projektem (Dr)
0
8
1
3
38
Liczba stopni naukowych uzyskanych bezpośrednio w
związku realizowanym projektem (Hab.)
0
1
1
3
300
Liczba stopni naukowych uzyskanych bezpośrednio w
związku realizowanym projektem (Mgr)
0
10
4
14
140
Główne wnioski
Z realizacji projektu w ostatnim okresie sprawozdawczym
1. Realizacja prac przebiega zgodnie z aktualizowanym na bieżąco programem badań.
2. Uzyskane w trakcie realizacji projektu rezultaty dają realne podstawy do pozytywnej
oceny możliwości zastosowania technologii kształtowania segmentowego,
wyciskania hydrostatycznego, walcowania poprzeczno- klinowego, szybkiego
prototypowania i tłoczenia ze wsadów „tailored blanks” do wytwarzania elementów
konstrukcyjnych dla przemysłu lotniczego.
3. Opracowywane technologie mają charakter innowacyjny i są zabezpieczone
zgłoszeniami patentowymi.
4. Współpraca z partnerami przemysłowymi i Instytutem Lotnictwa jest bardzo
efektywna i jest podstawowym warunkiem dla właściwego ukierunkowania prac
naukowo – badawczych i prób eksperymentalnych.
5. Wykonane w ramach projektu urządzenia badawcze pozwalają na rozszerzenie
możliwości badawczych jednostek uczestniczących w realizacji ZB8.
DZIĘKUJĘ ZA
CIERPLIWE WYSŁUCHANIE